Библиотеки ресурсов.

Различают библиотеки ресурсов двух типов: библиотеки подпрограмм и библиотеки классов.

Библиотеки подпрограмм реализуют функции, близкие по назначению, например, библиотека графического вывода информации. Связность подпрограмм между собой в такой библиотеке – логическая, а связность самих подпрограмм – функциональная так как каждая из них обычно реализует одну функцию.

Библиотеки классов реализуют близкие по назначению классы. Связность элементов класса – информационная, связность классов между собой может быть функциональной – для родственных или ассоциированных классов и логической – для остальных.

В качестве средства улучшения библиотек ресурсов в настоящее время широко используют разделение тела модуля на интерфейсную часть и область реализации (секции Interface b Implementation – в Pascal, h и cpp-файлы в C++ и Java).

Интерфейсная часть в данной случае содержит совокупность объявлений ресурсов (заголовков подпрограмм, имен переменных типов, классов и т.п.), которые данная библиотека предоставляет другим моделям. Область реализации содержит тела подпрограмм и, возможно, внутренние ресурсы (подпрограммы, переменные, типы), используемые этими подпрограммы. При такой организации любые изменения реализации библиотеки, не затрагивающие ее интерфейс, не требуют пересмотра модулей, связанных с библиотекой. Кроме того, подобные библиотеки, как правило, хорошо отлажены и продуманы, так как часто используются разными программами.

Библиотеки подпрограмм

Подпрограмму можно определить как средство многократного использования одного и того же фрагмента алгоритма в разных местах основной программы (например, вычисление одной и той же арифметической функции при разных значениях аргумента).

Однако довольно распространенной является и такая ситуация, когда один и тот же алгоритм – вычисление значений элементарных функций, перевод чисел из одной системы в другую, преобразование символьной информации к строчному или заглавному представлению и т.д. – используется при решении самых разных задач. Если один из подобных алгоритмов уже был один раз разработан и реализован при решении некоторой задачи, то возникает естественное желание использовать уже готовую подпрограмму как часть любой другой программы. Таким образом, организовав сбор, хранение и удобное использование готовых подпрограмм, можно существенно упростить и ускорить разработку программ различного назначения, записывая лишь обращения к готовым подпрограммам и заново проектируя уже гораздо меньшую часть кода.

В процессе использования готовых подпрограмм возникает ряд проблем, связанных, с одной стороны, с хранением имеющихся подпрограмм и размещением используемых подпрограмм в памяти ЭВМ, и с другой стороны – с организацией их взаимодействия с основной программой. В связи с этим для обеспечения удобства практической работы выбирается определенная система использования подпрограмм, в которой тем или иным образом эти проблемы решены. Такая система всегда предъявляет определенные требования к подпрограммам с точки зрения их организации и оформления. Подпрограммы, которые удовлетворяют всем требованиям выбранной системы, называются стандартными, а организованный соответствующим образом набор таких подпрограмм называется библиотекой подпрограмм.

С точки зрения компоновки и последующего взаимодействия с основным программным кодом библиотеки подпрограмм делятся на библиотеки статического вызова (статические библиотеки) и библиотеки динамического вызова (динамические библиотеки). Охарактеризуем разницу между статической и динамической компоновкой подпрограмм. В любом случае, когда подпрограмма оказывается недоступной напрямую в исходном файле, компилятор добавляет эту подпрограмму в специальную внутреннюю таблицу, содержащую все внешние идентификаторы. Очевидно, что при этом компилятор должен иметь в своем распоряжении объявление подпрограммы и информацию о ее параметрах.

После компиляции подпрограммы статической библиотеки компоновщик добавляет ее откомпилированный код к исполняемой программе. Получившийся в результате исполнительный модуль содержит код программы и всех используемых подпрограмм.

В случае динамической компоновки компоновщик просто использует информацию о подпрограмме для настройки соответствующих таблиц в исполняемом файле. Когда исполняемый модуль загружается в память, операционная система загружает также все необходимые динамические библиотеки и заполняет внутренние таблицы программы адресами библиотечных подпрограмм в памяти, после чего программа запускается на исполнение.

Схема вызова подпрограмм статической и динамической библиотек изображена на рисунке 7.

К преимуществам использования динамических библиотек можно отнести следующие:

r во-первых, если разные программы используют одну и ту же динамическую библиотеку, то библиотека загружается в память только один раз (в отличие от статической компоновки, при которой каждая отдельная программа содержит внутри себя коды всех используемых подпрограмм). Таким образом, экономится системная память;

r во-вторых, при модификации динамической библиотеки можно просто заменить старую версию новой, не перестраивая при этом готовые программы (если, конечно, изменения не коснулись параметров вызова используемых программами подпрограмм).

Эти общие преимущества оказываются полезными в следующих случаях:

r если несколько программ используют один и тот же сложный алгоритм: сохранение его в динамической библиотеке уменьшит размер исполнительного модуля и сэкономит память, когда несколько программ будут запущены одновременно;

r если необходимо постоянно вносить изменения в программу большого объема: разделение программы на исполняемую часть и динамическую библиотеку позволит модифицировать и затем распространять только измененную часть программы.

Дата добавления: 2015-08-09